CN105703673A

CN105703673A - 一种新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置

Info

Publication number: CN105703673A
Application number: CN201610198056.1A
Authority: CN
Inventors: 俞晓阳; 任修勇; 何胜辉; 齐强兵
Original assignee: XIANGTAN ELECTRIC LOCOMOTIVE FACTORY CO Ltd
Current assignee: XIANGTAN ELECTRIC LOCOMOTIVE FACTORY CO Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2016-06-22

Abstract

一种新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置，它主要是解决现有的开关磁阻电机在低速阶段步进明显，振动大，噪声大等技术问题。其技术方案要点是：控制策略为系统效率，功率因数最优控制，鲁棒控制，谐波幅值估计及控制，参数辩识，在线故障诊断和容错控制，效率高、功率因数高、调速范围宽、可靠性高、容错能力强、动态性能优良的系统，采用优化控制、变结构控制、转矩补偿控制先进控制策略，削弱转矩脉动程度，设计时避免斩波频率与定子固有频率谐振，抑制系统噪声，通过失电状态监测，快速实现失电情况下的发电制动工作状态切换。

Description

一种新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置

技术领域

本发明涉及一种新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置。

背景技术

目前，我国矿用运输设备调速系统主要采用交流异步电机变频调速和直流电机斩波调速。直流调速系统因为成本高、体积大、寿命短等原因在现代调速系统中已经被逐步淘汰。与开关磁阻电机相比，交流异步牵引电机效率低，同一起动电流下起动转矩小，必须采用多级传动方式，传动系统体积较大，成本高。开关磁阻电动机调速系统作为后起之秀，具有结构简单可靠、起动及低速运行转矩大、效率高(SRD和变频调速的综合效率比较如表1所示)等优良性能，可以实现驱动系统一级传动或直接传动，具有交流变频调速系统无法比拟的高性价比。

但是，开关磁阻电机存在低速转矩脉动大和噪声抑制等问题，长期以来一直难以在矿用运输设备驱动系统中推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决开关磁阻电机在低速阶段步进明显，振动大，噪声大等技术问题的新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括相互连接的7个模块、连接正极母排3、薄膜电容2和连接负极母排1，所述7个模块中模块1、模块3和模块5为上桥臂，模块2、模块4和模块6为下桥臂，模块7为制动模块，每个模块上都设置有模块保护板5、FF400R12KE3两单元模块4；3个上桥臂模块保护板XE2与XG2短接，XC2悬空，模块1保护端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板U的U+C、U+G、U+E端，模板5保护板端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板V的V+C、V+G、V+E端，模板3保护板端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板W的W+C、W+G、W+E端；3个下桥臂模块保护板XE1与XG1短接，XC1悬空，模块4保护端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板U的U-C、U-G、U-E端，模板6保护板端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板V的V-C、V-G、V-E端，模板2保护板端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板W的W-C、W-G、W-E端；制动模块7主端子1与2之间接制动电阻，模块7保护板XE2与XG2短接，XC2悬空，模块7保护板端子XC1、XG1、XE1分别接驱动板BRK的B+C、B+G、B+E端。

本发明的控制策略为系统效率，功率因数最优控制，鲁棒控制，谐波幅值估计及控制，参数辩识，在线故障诊断和容错控制，效率高、功率因数高、调速范围宽、可靠性高、容错能力强、动态性能优良的系统。

本发明采用优化控制、变结构控制、转矩补偿控制先进控制策略，削弱转矩脉动程度，设计时避免斩波频率与定子固有频率谐振，抑制系统噪声。

本发明通过失电状态监测，快速实现失电情况下的发电制动工作状态切换。

本发明的有益效果是：

(1)开关磁阻电机传动系统一体化技术。使矿用机车由多级传动变为一级传动，缩小了传动设备所占空间，从而改善了驾驶室的工作环境，同时大幅提高设备运行效率、运行可靠性等关键性能指标，降低了设备的成本。

(2)矿用运输设备SR电机传动系统低速转矩脉动和噪声抑制技术。采用电机优化设计方法和控制算法，降低传动系统的低速震动和噪声。

(3)矿用运输设备失电制动技术。通过失电状态监测，快速实现失电情况下的发电制动工作状态切换。

(4)矿用运输设备开关磁阻电机自适应控制技术。针对矿用运输设备在电源质量差、电压波动大的情况下，实现调速系统的自适应控制。

附图说明

图1是本发明的接线图。

图2是3个电流传感器连接示意图。

图3是本发明的原理图。

图中：1-连接负极母排，2-薄膜电容，3-连接正极母排，4-FF400R12KE3两单元模块，5-模块保护板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1，本发明它包括相互连接的7个模块、连接正极母排3、薄膜电容2和连接负极母排1，所述7个模块中模块1、模块3和模块5为上桥臂，模块2、模块4和模块6为下桥臂，模块7为制动模块，每个模块上都设置有模块保护板5、FF400R12KE3两单元模块4；3个上桥臂模块保护板XE2与XG2短接，XC2悬空，模块1保护端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板U的U+C、U+G、U+E端，模板5保护板端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板V的V+C、V+G、V+E端，模板3保护板端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板W的W+C、W+G、W+E端；3个下桥臂模块保护板XE1与XG1短接，XC1悬空，模块4保护端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板U的U-C、U-G、U-E端，模板6保护板端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板V的V-C、V-G、V-E端，模板2保护板端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板W的W-C、W-G、W-E端；制动模块7主端子1与2之间接制动电阻，模块7保护板XE2与XG2短接，XC2悬空，模块7保护板端子XC1、XG1、XE1分别接驱动板BRK的B+C、B+G、B+E端。参阅图1至图3。

实施例2，本发明的控制策略为系统效率，功率因数最优控制，鲁棒控制，谐波幅值估计及控制，参数辩识，在线故障诊断和容错控制，效率高、功率因数高、调速范围宽、可靠性高、容错能力强、动态性能优良的系统。参阅图1至图3，其余同实施例1。

实施例3，本发明采用优化控制、变结构控制、转矩补偿控制先进控制策略，削弱转矩脉动程度，设计时避免斩波频率与定子固有频率谐振，抑制系统噪声。参阅图1至3，其余同上述实施例。

实施例4，本发明通过失电状态监测，快速实现失电情况下的发电制动工作状态切换。参阅图1至3，其余同上述实施例。

Claims

1.一种新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置，其特征是：它包括相互连接的7个模块、连接正极母排（3）、薄膜电容（2）和连接负极母排（1），所述7个模块中模块1、模块3和模块5为上桥臂，模块2、模块4和模块6为下桥臂，模块7为制动模块，每个模块上都设置有模块保护板（5）、FF400R12KE3两单元模块（4）；3个上桥臂模块保护板XE2与XG2短接，XC2悬空，模块1保护端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板U的U+C、U+G、U+E端，模板5保护板端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板V的V+C、V+G、V+E端，模板3保护板端子，XC1、XG1、XE1分别接驱动板W的W+C、W+G、W+E端；3个下桥臂模块保护板XE1与XG1短接，XC1悬空，模块4保护端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板U的U-C、U-G、U-E端，模板6保护板端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板V的V-C、V-G、V-E端，模板2保护板端子，XC2、XG2、XE2分别接驱动板W的W-C、W-G、W-E端；制动模块7主端子1与2之间接制动电阻，模块7保护板XE2与XG2短接，XC2悬空，模块7保护板端子XC1、XG1、XE1分别接驱动板BRK的B+C、B+G、B+E端。

2.根据权利要求1所述的新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置，其特征是：控制策略为系统效率，功率因数最优控制，鲁棒控制，谐波幅值估计及控制，参数辩识，在线故障诊断和容错控制，效率高、功率因数高、调速范围宽、可靠性高、容错能力强、动态性能优良的系统。

3.根据权利要求1所述的新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置，其特征是：采用优化控制、变结构控制、转矩补偿控制先进控制策略，削弱转矩脉动程度，设计时避免斩波频率与定子固有频率谐振，抑制系统噪声。

4.根据权利要求1所述的新型架线式工矿开关磁阻电机控制装置，其特征是：通过失电状态监测，快速实现失电情况下的发电制动工作状态切换。